聚合物分散体和制备聚合物分散体的方法

聚合物分散体和制备聚合物分散体的方法
【专利摘要】本发明涉及制备含水聚合物分散体的方法，该方法包括在聚合物阳离子共稳定剂(A)存在下，使一种或更多种单体(m)和聚合物(B)反应，其中所述单体(m)包含非离子单体(m1)和阳离子单体(m2)，和所述聚合物(B)由包含选自二烯丙基胺和二烯丙基丙醇胺的至少一种单体(x)和选自二烯丙基二甲基氯化铵的至少一种阳离子单体(y)的单体混合物获得。本发明还涉及聚合物分散体、制备聚合物稳定剂(C)的方法，聚合物稳定剂(C)和生产纸张的方法。
【专利说明】聚合物分散体和制备聚合物分散体的方法
[0001]本申请是申请号为200580045342.4、申请日为2005年12月21日、发明名称为“聚合物分散体和制备聚合物分散体的方法”的专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及制备含水聚合物分散体的方法。本发明还涉及制备聚合物稳定剂的方法、聚合物稳定剂、含水聚合物分散体，该聚合物分散体的用途和生产纸张的方法。
【背景技术】
[0003]阳离子聚合物的含水分散体，例如在造纸工业中用作保留助剂。其它用途例如是作为处理废水的絮凝剂，作为增稠剂和土壤改良剂。一般地，这些聚合物分散体包括分散的聚合物和分散剂(也称为稳定剂，它通常是聚合物分散剂)。稳定剂稳定聚合物分散体，其方式使得分散的聚合物保持分散状态。
[0004]通常通过在充当分散剂的第一稳定剂和充当沉淀剂的第二“共稳定剂”存在下，聚合水溶性单体的反应混合物，制备这些聚合物分散体。最终的聚合物将沉淀出来并形成稳定的聚合物分散体。这意味着不存在显著量的无机盐。
[0005]具有聚合物分散体应当满足在最终的应用中得到良好结果且具有商业兴趣的许多标准。这些标准例如是工艺粘度、活性物含量、稳定性、良好的保留和脱水性能，以及制备聚合物分散体，其中包括制备分散剂的容易程度。此外，诸如环境和安全方面的标准是重要的。
[0006]工艺粘度是指当生产聚合物分散体时反应混合物的粘度。在聚合物分散体的生产过程中，粘度应当保持低且应 当避免，或者至少尽可能多地降低粘度峰值。
[0007]还希望对于一些聚合物含量来说，聚合物分散体的最终粘度尽可能低以供在使用时比较容易地处理，例如可泵送性。
[0008]分散体的货架寿命，即随着时间流逝，聚合物分散体的稳定性是重要的性能。需要有效的稳定剂保持聚合物颗粒在分散体内稳定，而没有作为沉降物沉降。
[0009]要考虑的进一步重要的因素是活性物含量，即在聚合物分散体内分散的聚合物量。较高的活性物含量得到较低的运输成本，和在最终应用时比较容易处理。通过使用有效的稳定剂，可与此同时获得具有较高活性物含量的分散体并可保持低粘度。然而，可能难以结合高活性物含量与在造纸工艺中在保留和脱水方面良好的性能。
[0010]分散的聚合物中的阳离子电荷影响其形成稳定分散体的能力。存在提供具有相当低阳离子电荷的稳定的聚合物分散体的原因。这些原因例如是对于某些用途来说的，阳离子单体的FDA极限，成本和当在造纸中使用时纤维素悬浮液过度荷电的危险。
[0011]在制备聚合物分散体的过程中，可形成聚合物的沉积物并粘附在反应容器和搅拌器上。这将导致耗时的反应设备清洁工序。
[0012]W003/097703A1公开了一种聚合物分散体，它包括聚合物稳定剂和作为共稳定剂的阳离子聚电解质。US6075089公开了一种稳定剂,它是一种接枝共聚物。[0013]当根据上述制备聚合物分散体时，事先制备在现有技术的方法中所使用的稳定剂。例如，W003/097703A1的单体在预制的稳定剂存在下聚合成分散的聚合物。因此，制备稳定剂增加整个聚合物分散制备工艺的额外步骤，从而要求时间、设备并导致成本增加。
[0014]本发明的目的是提供制备聚合物分散体的方法，所述聚合物分散体可采用数步制备，和在所述方法中，在制备过程中，粘度保持低且平稳，没有任何大的粘度峰值，且没有得到沉积物。本发明进一步的目的是提供具有高稳定性、相当低阳离子电荷、高活性物含量和没有太高粘度，且与此同时当在造纸工艺中使用时得到良好保留和脱水性能的聚合物分散体。本发明的目的还是提供聚合物稳定剂。

【发明内容】

[0015]根据本发明，令人惊奇地发现，可通过根据本发明制备含水聚合物分散体的方法来实现具有分散聚合物的高活性物含量和低工艺粘度的稳定的聚合物分散体。该方法包括在聚合物阳离子共稳定剂(A)存在下，使一种或更多种单体(m)，和含至少一种具有伯、仲或叔胺或酰胺基和至少一个烯属不饱和度的单体(X)和具有至少一个烯属不饱和度的阳离子单体(y)的单体混合物的聚合物(B)反应，若使用具有酰胺基的单体的话，则水解该聚合物，将酰胺官能度转化成胺官能度。
[0016]“稳定的聚合物分散体”在此处是指聚合物颗粒合适地均匀分布在Ι/s下，剪切粘度低于1000OmPa.s (Brookfield转子5)的水溶液内。关于“稳定”的分散体，当在3000rpm下离心分散体30分钟时，应当具有小于约5wt%的沉降物，优选小于约lwt%，这基于分散的聚合物来计算。
[0017]根据本发明，还提供一种聚合物分散体，它包括:1)含来源于一种或更多种单体(m)的一种或更多种单体单元的分散聚合物，和2)聚合物阳离子稳定剂(A)，它是一种由下述物质反应得到的聚合物:含至少一种具有伯、仲或叔胺或酰胺基和至少一个烯属不饱和度的单体(X)和具有至少一个烯属不饱和度的阳离子单体(y)，若使用具有酰胺基的单体的话，则水解该聚合物，将酰胺官能度转化成胺官能度，和一种或更多种单体(m)，和3)聚合物阳离子共稳定剂(A)。该聚合 物分散体合适地为水溶性聚合物分散体。
[0018]分散的聚合物的重均分子量合适地为约1000000 —约15000000g/mol，优选约6000000 —约 9000000g/mol。
[0019]根据本发明，还提供制备聚合物稳定剂(C)的方法，该方法包括:a)使含具有至少一个烯属不饱和度的阳离子单体(y)和具有伯、仲或叔胺或酰胺基和至少一个烯属不饱和度的单体(X)的混合物反应，形成中间聚合物(B)，若使用具有酰胺基的单体的话，则水解中间聚合物(B)，将酰胺官能度转化成胺官能度，然后b)使中间聚合物在聚合物阳离子共稳定剂存在下与一种或更多种单体(m)反应，从而形成聚合物稳定剂(C)。
[0020]根据本发明，还提供一种聚合物稳定剂(C)，它是一种由单体(y)和(X)形成其主链和单体(m)的接枝支链的接枝共聚物。接枝共聚物的接枝支链合适地接枝在单体单元(x)上。更具体地，聚合物稳定剂(C)的主链包括聚合形式的具有至少一个烯属不饱和度的阳离子单体(y)和具有伯、仲或叔胺基和至少一个烯属不饱和度的单体(X)，和其接枝支链包括聚合形式的一种或更多种单体(m)。
[0021]含水聚合物分散体合适地为不含盐的分散体。“不含盐”此处是指没有存在显著量的无机盐，特别是多价阴离子无机盐。“没有显著量”此处合适地指小于约lwt%，优选小于约0.5wt%,最优选小于约0.lwt%。
【具体实施方式】
[0022]在25°C下聚合物分散体的Brookfield粘度(转子5，在Is—1下)合适地为约100 —约 1000OmPa.S，优选约 500 一约 5000mPa.s，最优选约 1000 一约 3000mPa.S。
[0023]单体(m)优选包括非离子单体(Iii1)和阳离子单体(m2)。非离子单体(Iii1)优选是下述通式(I)的单体:
[0024]
【权利要求】
1.制备含水聚合物分散体的方法，该方法包括在聚合物阳离子共稳定剂(A)存在下，使一种或更多种单体(m)和聚合物(B)反应，其中所述单体(m)包含非离子单体(Hi1)和阳离子单体(m2)，和所述聚合物(B)由包含选自二烯丙基胺和二烯丙基丙醇胺的至少一种单体(X)和选自二烯丙基二甲基氯化铵的至少一种阳离子单体(y)的单体混合物获得， 其中非离子单体(mi)是下述通式(I)的单体:
2.—种聚合物分散体，它包括: a)含来源于一种或更多种单体(m)的一种或更多种单体单元的分散聚合物，其中所述单体(m)包含非离子单体(Iii1)和阳离子单体(m2)，和 b)聚合物稳定剂(C)，它是由下述物质反应得到的聚合物: i)聚合物(B)，其由包含选自二烯丙基胺和二烯丙基丙醇胺的至少一种单体(X)和选自二烯丙基二甲基氯化铵的阳离子单体(y)的单体混合物获得，和?) 一种或更多种单体(m)，其包含非离子单体On1)和阳离子单体(m2)，和 c)聚合物阳离子共稳定剂(A)， 其中非离子单体(mi)是下述通式(I)的单体:
3.根据权利要求2的聚合物分散体，其中非离子单体On1)为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-异丙基甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺或N-羟甲基甲基丙烯酰胺。
4.根据权利要求2的聚合物分散体，其中阳离子单体(m2)为丙烯酰氧基乙基-三甲基氯化铵、丙烯酰氧基乙基-苄基二甲基-氯化铵、甲基丙烯酰氧基乙基-三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧基乙基-苄基二甲基氯化铵、丙烯酰胺基丙基-三甲基氯化铵、丙烯酰胺基丙基-苄基-二甲基氯化铵、甲基丙烯酰胺基丙基-三甲基氯化铵或甲基丙烯酰胺基丙基-苄基二甲基氯化铵。
5.根据权利要求2的聚合物分散体，其中聚合物共稳定剂(A)是二烯丙基二甲基氯化铵均聚物。
6.根据权利要求2的聚合物分散体，其中聚合物共稳定剂的重均分子量为3000-20000g/molο
7.根据权利要求2的聚合物分散体，其中存在进一步的聚合物稳定剂。
8.根据权利要求2的聚合物分散体，其中分散的聚合物的重均分子量为1000000-15000000g/molο
9.制备聚合物稳定剂(C)的方法，该方法包括: a)使包含选自二烯丙基二甲基氯化铵的阳离子单体(y)和选自二烯丙基胺和二烯丙基丙醇胺的单体(X)的混合物反应，然后 b)在聚合物阳离子共稳定剂(A)存在下，使中间聚合物(B)与一种或更多种单体(m)反应，形成聚合物稳定剂(C)，其中所述单体(m)包含非离子单体(Hi1)和阳离子单体(m2)， 其中非离子单体(mi)是下述通式(I)的单体:


10.一种聚合物稳定剂(C)，它是一种接枝共聚物，其主链包括聚合形式的选自二烯丙基二甲基氯化铵的阳离子单体(y)和选自二烯丙基胺和二烯丙基丙醇胺的单体(X)，其接枝支链包括聚合形式的一种或更多种单体(m)，其中所述单体(m)包含非离子单体(Hi1)和阳离子单体(m2)， 其中非离子单体(mi)是下述通式(I)的单体:


11.根据权利要求9的制备聚合物稳定剂的方法，其中聚合物共稳定剂的重均分子量为 3000-20000g/mol。
12.根据权利要求9的制备聚合物稳定剂的方法，其中存在进一步的聚合物稳定剂。
13.根据权利要求2的聚合物分散体作为在造纸中的保留助剂，在造纸中的脱水助剂，作为增稠剂或者土壤改良剂的应用。
14.由含纤维素纤维和任选的填料的含水悬浮液生产纸张的方法，该方法包括将根据权利要求2的聚合物分散体加入到悬浮液中，在铜网上成形并使该悬浮液排水。
【文档编号】C08G73/02GK103509180SQ201310384759
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2005年12月21日 优先权日:2004年12月28日
【发明者】M·汉恩, W·贾格尔, A·拉休斯凯, B·波克, C·普利兹比拉, A·希格尔 申请人:阿克佐诺贝尔公司, 弗劳恩霍夫应用研究促进协会